從熱能源產(chǎn)生電能的熱電設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及把熱能轉(zhuǎn)換成電能的設(shè)備和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 諸如膝上型計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)、電子書閱讀器、智能電話機(jī)、MP3播放器之類的便 攜式電子設(shè)備已在我們的日常生活中變得無處不在，使用戶能夠在行進(jìn)中獲得他們的數(shù)據(jù) (文件、照片、音樂、電子書、視頻）。一般，這種便攜式電子設(shè)備配有可再充電電源（例如， 可再充電電池）。在一些情況下，由于這種電子設(shè)備的可攜帶性，利用電網(wǎng)電力對這種電子 設(shè)備充電并不總是可能或者可行。對便攜式電子設(shè)備的離網(wǎng)或野外充電來說，常規(guī)的發(fā)電 設(shè)備（例如，基于內(nèi)燃機(jī)的發(fā)電機(jī)和/或可再生分布式發(fā)電機(jī)）并非最佳，因?yàn)槌Ｒ?guī)的發(fā)電 設(shè)備包括活動組件，所述活動組件使常規(guī)的發(fā)電設(shè)備更復(fù)雜、不太便攜、成本高、并且通常 具有高附加載荷，以便適合于低發(fā)電。這里說明的例子可解決常規(guī)的離網(wǎng)發(fā)電設(shè)備的一些 或所有缺陷。
【附圖說明】
[0003] 下面提供附圖的簡要說明，以便于理解本公開。這些附圖僅僅描述了按照本公開 的幾個例子，于是，不應(yīng)被視為對本公開范圍的限制。通過利用附圖，將具體并且詳細(xì)地說 明本公開，附圖中：
[0004] 圖1是按照本公開的設(shè)備的第一實(shí)施例的等距視圖。
[0005] 圖2是圖1中的設(shè)備的側(cè)視圖。
[0006] 圖3是圖1中的設(shè)備的頂視圖。
[0007] 圖4是沿著圖1中的線4-4獲得的圖1-3中的設(shè)備的橫截面圖。
[0008] 圖5是圖4中的橫截面的局部放大視圖。
[0009] 圖6是按照本公開的TEG模塊的簡化例示。
[0010] 圖7A-7C是按照本公開的TEG模塊的實(shí)施例的平面圖和側(cè)視圖。
[0011] 圖8A-8C是按照本公開的TEG模塊的備選實(shí)施例的平面圖和側(cè)視圖。
[0012] 圖9是按照本公開的設(shè)備的TEG裝置和散熱組件之間的界面的另一個例子的例 /_J、i〇
[0013] 圖10是按照本公開的功率變換器的電路圖。
[0014] 圖11是按第一種備選結(jié)構(gòu)表示的圖1中的設(shè)備的等距視圖。
[0015] 圖12是圖11中的設(shè)備的側(cè)視圖。
[0016]圖13是圖11中的設(shè)備的頂視圖。
[0017]圖14是按第二種備選結(jié)構(gòu)表示的圖1中的設(shè)備的等距視圖。
[0018] 圖15是按第三種備選結(jié)構(gòu)表示的圖1中的設(shè)備的等距視圖。
[0019] 圖16是供熱能的多種不同來源使用的多種不同結(jié)構(gòu)的按照本公開的設(shè)備的例 /_J、i〇
[0020] 圖17是包括光伏電池的按照本公開的設(shè)備的例示。
[0021] 圖18是按照本公開的設(shè)備的第二實(shí)施例的等距視圖。
[0022] 圖19是圖18中的設(shè)備的等距分解圖。
[0023] 圖20是圖18中的設(shè)備的側(cè)視圖。
[0024] 圖21是圖18中的設(shè)備的局部側(cè)視分解圖。
[0025] 圖22A和22B是按照本公開的導(dǎo)熱部件（TCM)的兩個實(shí)施例的等距視圖。
[0026] 圖23是按第一種備選結(jié)構(gòu)表示的圖18中的設(shè)備的等距視圖。
[0027] 圖24是按第二種備選結(jié)構(gòu)表示的圖18中的設(shè)備的等距視圖。
[0028] 圖25是按第三種備選結(jié)構(gòu)表示的圖18中的設(shè)備的等距視圖。
[0029] 圖26-30是按第四備選（例如，緊湊或低剖面）結(jié)構(gòu)表示的圖18中的設(shè)備的頂視 圖、底視圖、后視圖、側(cè)視圖和正視圖。
[0030] 圖31是按照本公開的模塊系統(tǒng)的方框圖。
[0031] 圖32是按照本公開的設(shè)備的第三實(shí)施例的等距底視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 在下面的詳細(xì)說明中，參考構(gòu)成所述說明的一部分的附圖。附圖中，相同的附圖標(biāo) 記一般識別相同的組件，除非上下文另有說明。在詳細(xì)說明中說明和在附圖中描述的例證 性例子并不是限制性的?？梢岳闷渌樱梢宰鞒銎渌兓?，而不脫離這里介紹的主題 的精神或范圍。易于理解可按這里隱含設(shè)想的各種不同結(jié)構(gòu)，布置、替換、組合、分離和設(shè)計(jì) 這里概述并在附圖中圖解說明的本公開的各個方面。
[0033] 說明了用于把熱能轉(zhuǎn)換成電能，以便向便攜式電子設(shè)備提供電能的設(shè)備的例子。 按照本公開的設(shè)備可包括熱電發(fā)電機(jī)（TEG)裝置，和散熱組件。TEG裝置可包括TEG模塊， 這里也稱為熱電發(fā)電機(jī)或者熱電裝置，它可包括第一或熱表面或側(cè)面和第二或冷表面或側(cè) 面，TGE模塊的熱表面適合于接受來自熱源的熱量。TEG裝置可按照任何適當(dāng)?shù)姆绞?，耦?到散熱組件，以便減小或使散熱組件和TEG模塊的冷表面之間的熱阻降至最小?？梢岳?廉價材料作為傳熱介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)散熱組件。例如，散熱組件（也稱為熱沉）可包括適合于其中 容納液體（例如，水）的容器或儲存器。液體可以充當(dāng)傳熱介質(zhì)或散熱物，熱量被傳送給所 述傳熱介質(zhì)或散熱物，以便耗散到環(huán)境中。TEG模塊的冷表面可以按照提供TEG模塊和散 熱組件之間的低熱阻路徑的方式，熱耦合到散熱組件。例如，散熱組件可以結(jié)合到TEG模塊 的冷表面，以致儲存器中的液體接合熱電發(fā)電機(jī)（例如，TEG模塊）的冷表面，如下進(jìn)一步 說明。操作中，熱量可通過TEG模塊，從熱表面輸送到冷表面，從而產(chǎn)生電力，如下進(jìn)一步所 述。TEG裝置和/或散熱組件可進(jìn)一步耦接到配置成使向TEG模塊的熱表面輸送熱量更容 易的附加組件。例如，在一些實(shí)施例中，可以利用可選的導(dǎo)熱元件把熱量從熱源輸送到TEG 模塊。在其它例子中，來自熱源的熱量可被直接施加到TEG模塊的熱表面?？煽紤]到便攜 性，配置這里說明的設(shè)備，所述設(shè)備可以具有很少的活動部件（如果有的話），以便制造簡 單、容易。
[0034] 圖1-5和11-15中描述了按照本公開的一個實(shí)施例的便攜式設(shè)備100。圖1-3分 別表示呈第一打開構(gòu)形的設(shè)備100的等距視圖、側(cè)視圖和頂視圖。圖4表示沿圖3中的線 4-4的橫截面圖。圖5表示圖4的橫截面圖的局部詳細(xì)視圖。圖11-13分別表示呈緊湊或 折疊構(gòu)形，以便存放和/或運(yùn)輸?shù)脑O(shè)備100的側(cè)視圖和頂視圖。圖14和15表示設(shè)備100 的其它打開或展開構(gòu)形。
[0035] 設(shè)備100是手持式設(shè)備，它包括導(dǎo)熱元件110(這里可互換地稱為導(dǎo)熱部件 (TCM) 110)、熱電發(fā)電機(jī)（TEG)裝置120和散熱組件130。TEG裝置120可包括支承結(jié)構(gòu)和 一個或多個熱電發(fā)電機(jī)（TEG)模塊200,所述支承結(jié)構(gòu)包括保持架或殼體122,每個TEG模 塊200適合于把熱能轉(zhuǎn)換成電能，如后進(jìn)一步所述。保持架或殼體122可包括用于收納一 部分的TCM的插口或凹槽，可包括如下進(jìn)一步所述的保持器元件，用于把所述一部分TCM壓 在TEG模塊的表面上。散熱組件110可包括適合于容納液體（參見圖16中的139)或者其 它傳熱介質(zhì)的容器或儲存器132。液體可以是水，可充當(dāng)用于從一個或多個TEG模塊200吸 熱，然后把吸收的熱量耗散到環(huán)境中的傳熱介質(zhì)。散熱組件110可按照使散熱組件110和 TEG120之間的熱阻降至最小的任何適當(dāng)方式，附接到TEG裝置120。在一些例子中，散熱 組件110和/或TEG裝置120被配置成直接接合液體和TEG模塊的表面，如下進(jìn)一步所述。 所述設(shè)備還可包括電源組件140,它可包括耦接到電設(shè)備（未圖示），以致利用TEG模塊200 生成的電力可被傳送給電設(shè)備的連接器142。
[0036]TCM110可被配置成向TEG模塊200傳導(dǎo)來自熱源（例如，火）的熱能。TCM事實(shí) 上可以具有期望或者適合于特定應(yīng)用的任意形狀。在一些實(shí)施例中，可以從TEG裝置伸出 的板、鰭狀物、葉片或舌狀物的形式，實(shí)現(xiàn)TCM，如在圖1中所示。TCM可以是金屬條或金屬 板。在一些例子中，TCM110可以是片狀材料、棒、或者另一種伸出或伸長的結(jié)構(gòu)。TCM110 可由導(dǎo)熱材料，比如金屬制成。在一些例子中，TCM110可由鋁（例如，陽極氧化鋁）、鋼、銅 或熱解石墨制成。也可以使用復(fù)合材料或多層材料，例如，TCM可由具有不同金屬材料（例 如銅）的涂層的鋁基體材料制成。使用中，可以直接接觸熱源地設(shè)置TCM(例如，舌狀物可 以暴露在明火之下和/或接觸明火），來自熱源的熱量可沿著TCM的長度傳送向TEG模塊。
[0037] 要明白，除了其它之外，TCM110被配置成把來自熱源（例如，明火）的熱能引導(dǎo) 或傳送到TEG模塊200。通常，適用于TCM110的材料包括傳熱性高且損耗低的材料。在一 些例子中，TCM可以是熱管，所述熱管包括適合于在TCM的表面之間的凹槽內(nèi)的TCM的工作 條件（例如，工作溫度范圍）的工作流體。熱管TCM是有利的，因?yàn)樗筎CM或舌狀物能夠 從TEG裝置延伸更大的距離（這可被稱為設(shè)備的"可達(dá)距離"），而不會不利地影響傳熱性 能。具有更大"可達(dá)距離"的設(shè)備特別有利于其中與諸如廚灶之類的其它焰源相比，利用木 材或木炭作為燃料的焰源（例如營火或"三石爐火"）不太平靜的應(yīng)用。
[0038] 在圖1中的例子之中，TCM被實(shí)現(xiàn)成具有彼此正交地延伸的第一或較長部分114和 第二或較短部分116的L形元件112。第一部分具有第一長度，第二部分具有不同于第一部 分的長度，即第一長度的第二長度。在一些實(shí)施例中，TCM可以是單塊部件，因而所述部分 114和116由單塊或單片材料形成?？梢赃x擇所述部分114和/或116任意之一的長度，以 適合特定應(yīng)用。例如，可以選擇較長部分114